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Smart Factory

Was versteht man unter Smart Factory?

Der Begriff Smart Factory stammt aus der Forschung im Bereich Fertigungstechnik. Als Teil der Hightech-Strategie der deutschen Bundesregierung bezeichnet er die Vorstellung einer Produktionsumgebung, bestehend aus sich selbst organisierenden Logistiksystemen und Fertigungsanlagen. Technische Grundlage sind sogenannte cyber-physische Systeme (CPS). Kommuniziert wird mit Hilfe des Internets der Dinge. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil dieser Vision ist die Kommunikation zwischen Produkt und Fertigungsanlage, so beispielsweise mit Hilfe eines RFID-Chips. Die Fabrik 4.0 basiert also auf intelligenten Einheiten. Sie bestimmt die gesamte Lebensphase eines Produktes:

Idee -> Entwicklung -> Fertigung -> Nutzung -> Wartung -> Recycling

Zur gegenseitigen Vernetzung verfügen die einst passiven Bestandteile der Produktion, so beispielsweise Maschinen, Werkzeuge oder Transportmittel, über digitale Aktoren und Sensoren. So arbeiten in einer Smart Factory der Industrie 4.0 zum Beispiel Transportbehälter mit Informationen über ihre aktuelle Position oder ihre gegenwärtige Befüllung – für den effizienten Einsatz in Logistik oder Produktion (→ Smart Factory Beispiel). Ermöglicht wird die intelligente Fabrik durch die immer kleinere und günstigere Herstellung von Sensoren und Computern.

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Chancen und Möglichkeiten zur Steigerung der Produktionseffizienz

Der internationale Wettbewerb konfrontiert Unternehmen am Wirtschaftsstandort Deutschland zunehmend mit vielen verschiedenen Veränderungen und Herausforderungen. Neben der Verlagerung von Produktionsstätten ins Ausland aus Kostengründen handelt es sich hierbei um die effiziente Nutzung von Ressourcen sowie Dynamisierung von Produktlebenszyklen. Unverzichtbar ist daher eine Weiterentwicklung sowohl der Produktion als auch der Produktentwicklung. Einer dieser Wege ist die Vision der Fabrik 4.0. Moderne Informations- und Kommunikationstechnologien bieten umfassende Chancen und Möglichkeiten zur Steigerung der Produktionseffizienz. Selbstverständlich behält noch immer der Mensch die Oberhand, doch er benötigt mehr und mehr überfachliche Kompetenzen im Bereich Smart Factory. Durch gezieltere Qualifizierung steigert eine Vielzahl von Betrieben ihre Produktivität um bis zu 30 Prozent. Die technischen Errungenschaften rund um Internet und Digitalisierung haben daher zweifellos einen nicht zu unterschätzenden Einfluss auf die Gestaltung der Arbeitsplätze der Zukunft. Aus Sicht vieler Wissenschaftler ergeben sich daraus große Chancen für die Belegschaft.

Die Fertigung individueller Produkte zu Massenfertigungspreisen

In der Fabrik der Zukunft, der Fabrik 4.0 oder Smart Factory, ist Einzelanfertigung nicht länger aufwändiger als Serienproduktion. Denn die geradezu revolutionäre Entwicklung in Industrie und Wirtschaft ermöglicht die Fertigung individueller Produkte zu Massenfertigungspreisen. Bestes Beispiel hierfür ist die Automobilfertigung. Das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI) aber präsentierte auf Messen ein ganz einfaches Beispiel: Die Produktion eines individuellen Visitenkartenetuis, ausgestattet mit einem kleinen elektronischen Chip zur Speicherung der Kundenwünsche. Es handelt sich also um eine Art digitalen Produktgedächtnisses. In den unterschiedlichen Montage- und Bearbeitungsstationen kommuniziert das Produkt mit der Maschine. Für die Zukunft der Industrie entscheidend ist die Tatsache, dass die Fertigung eines individuellen Produkts nicht aufwändiger ist als die Fertigung eines immer gleichen Produkts in Serienproduktion. Gesteuert wird alles dezentral: Jedes einzelne Modul arbeitet unabhängig von seinen Nachbarmodulen. Jede Station erkennt die Kundenwünsche und den Zustand des Werkstücks. Über die Ausführung des aktuellen Produktionsschritts entscheidet das Modul autonom und individuell für jedes einzelne Produkt. Dieser modulare Aufbau der Produktion ermöglicht die schnelle Anpassung der Anlage an geänderte Rahmenbedingungen. Auf diese Art und Weise entfallen Umrüstzeiten – zur unterbrechungsfreien Weiterführung der Produktion.

Die radikale Veränderung traditioneller Herstellungsprozesse

In Sachen Eingebettete Systeme ist Deutschland auf dem Weltmarkt an der Spitze. Die deutsche Bundesregierung unterstützt im Rahmen ihrer Hightech-Strategie daher die Vision der Fabrik 4.0. Personal wird dabei übrigens nicht eingespart: Vielmehr benötigt eine smarte Fabrik beziehungsweise intelligente Fabrik mehr höherwertig qualifizierte und interdisziplinär ausgebildete Fachkräfte. Die Wartung komplexer computergesteuerter Maschinen erfordert Facharbeiter mit breiter beruflicher Qualifikation. Die sich selbst organisierende Produktion steht heutzutage übrigens längst in den Startlöchern. Als Smart Factory sorgt sie für eine radikale Veränderung traditioneller Herstellungsprozesse.

Mit der Fabrik 4.0 erhöht sich die Schlagzahl innerhalb der Produktentwicklung. Computergesteuerte Prozesse verkürzen die Reifezeit und beschleunigen den Ausstoß von Produkten. Als mittelständisches Ziel digitalen Wandels ist die moderne Fertigung im Rahmen der Smart Factory der Industrie 4.0 bereits jetzt vereinzelt Realität.

Zur Bewältigung selbst kritischster Herausforderungen innerhalb der Automatisierungsbranche

Grundlage digitaler Fabriken sind die bereits erwähnten cyber-physischen Systeme. Sie übernehmen die Vermittlung zwischen realen und virtuellen Elementen. Was fantastisch klingen mag, ist teilweise bereits Realität: So beispielsweise in den Fabriken von Audi oder Siemens. Die moderne Fabrikplanung erstreckt sich vom initialen Entwurf über den gesamten Planungsprozess bis hin zur Inbetriebnahme der Anlage nach Abschluss der Anlagenplanung. Grundlage digitaler Fabrikplanung ist das Festlegen der Bauart. Handelt es sich um eine Neuplanung? Um die Erweiterung einer bereits existierenden Anlage? Oder um eine Sanierung beziehungsweise Reorganisation? Ganz gleich, worum es sich handelt: Als Experte für Embedded Technologien liefert AXIOMTEK Smart-Factory-Produktlösungen zur Bewältigung selbst kritischster Herausforderungen innerhalb der Automatisierungsbranche. AXIOMTEKs breites und facettenreiches Produktportfolio zur Verwendung im Rahmen der Industrie 4.0, darunter Computer, Netzwerksysteme und Touch Panels, gewährleistet die Reduktion von Fehlern im System auf ein Minimum. Außerdem hilft es bei der Standardisierung vielzähliger Prozesse, Ressourcen und Betriebsmittel. Speziell konzipiert und angepasst auf die Ansprüche und Gegebenheiten digitaler Fabriken, entstehen durch die Ausstattung mit AXIOMTEKs Embedded Technologien für smarte Fabriken beziehungsweise intelligente Fabriken transparente Berechnungen von Zeiten, Kosten und Ressourcen.

Zu unseren Touch Panels für Smarte Fabriken

Die Smart Factory als Basis der Industrie 4.0

Die Fabrik 4.0 oder Smart Factory steht für die vollständige Integration und Digitalisierung der industriellen Wertschöpfungskette. Die Kombination aus Automatisierungstechnik sowie Informations- und Kommunikationstechnologie zum Internet of Things ermöglicht immer höhere Grade der Vernetzung in und zwischen Produktionsanlagen. Das Ergebnis der Industrie 4.0 ist letztendlich die smarte Fabrik beziehungsweise intelligente Fabrik. Sie umfasst digitale Modelle, Methoden und Werkzeuge zur virtuellen Abbildung von Prozessen und Produkten. Außerdem geht es im Falle der Smart Factory auch um den Betrieb und die Optimierung der Fabrik 4.0 in Echtzeit. Auf diese Art und Weise bildet die smarte Fabrik oder digitale Fabrik die Basis der Industrie 4.0. Der springende Punkt ist die Kommunikationsfähigkeit der Fabrikobjekte in Echtzeit.

Die gleichzeitige Durchführung von Produktdesign, -herstellung und -prüfung

Im Zeitalter der vierten industriellen Revolution nutzen Unternehmen rasche Datenerfassung, fortschrittliche Informationsanalytik und hochwertige Hochgeschwindigkeitsnetzgerätschaft. Die Integration von Netzwerk- und Berechnungsprozessen in Form cyber-physischer Systeme beseitigt die Grenzen zwischen der realen und der virtuellen Welt. Im Vergleich zu herkömmlichen Produktionssystemen bieten smarte Fabriken nicht zu unterschätzende Echtzeitqualität sowie Kosten- und Ressourcenvorteile. Ist beispielsweise ein unvollständiges Produkt auf dem Fließband, identifiziert die Fabrik 4.0 den fehlenden Prozess zur Vervollständigung des Produktes (→ Smart Factory Beispiel). Die smarte Fabrik gewährleistet die gleichzeitige Durchführung von Produktdesign, -herstellung und -prüfung. Auf diese Art und Weise optimiert sie Anlagen und Versorgungsnetze durch Umwandlung von Daten in profitable Werte. AXIOMTEK bietet Ihnen als Kunde eine Komplettlösung zur Überwindung selbst kritischster Herausforderungen innerhalb der Automatisierungsbranche. Einige von AXIOMTEKs Produkten aus der eBOX-Serie bieten komplette EtherCAT-Lösungen. Der integrierte EtherCAT Master Motion Controller erhöht die Leistungsfähigkeit und Präzisionssteuerung. Die Systeme überzeugen mit Vorteilen wie lüfter- und geräuschlosem Design. Ausgestattet mit leistungsstarken Intel Prozessoren, reduzieren AXIOMTEKs Produktlösungen sowohl die Entwicklungs- als auch die Bereitstellungszeit digitaler Fabriken.

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